Bio Qui Mica

Informe N°1 PREPARACIÓN DE SOLUCIONES AMORTIGUADORAS

Objetivos  

Preparar soluciones amortiguadoras, partiendo de cálculos teóricos Evaluar el efecto de la concentración sobre la capacidad amortiguadora de una solución

Resumen Dado que las propiedades de las moléculas biológicas varían en forma significativa con cambios pequeños en el pH, se requiere de la presencia de soluciones amortiguadoras con el fin de hacer exigua los cambios en el mismo con los agregados de ácidos o bases. Las soluciones buffer se preparan a partir de un ácido o base débil y su correspondiente par conjugado para evitar que la especie ácida y la básica se neutralicen entre sí; estas especies definen la capacidad de los amortiguadores para resistir a los cambios de pH en sentido que pueden neutralizar los iones hidroxilos y los protones que se incorporen a la solución. Un pH adecuado determina la funcionalidad de las biomoléculas. En las soluciones amortiguadoras es fundamental conocer la relación del ácido y su base conjugada ya que el valor del pH de la solución se verá influenciado por la proporción de tales componentes y de acuerdo a este principio se hace uso de la ecuación de Henderson-Hasselbach. La capacidad o eficiencia del amortiguador está vinculada a dos factores: la concentración absoluta del sistema y la proporción relativa de las formas disociadas y sin disociar. Las reservas básicas y ácidas son el fundamento del poder amortiguador.

Resultados Grupo

H

Na

C2 H 3 O 2 (ml)

I II III 

C2 H 3 O2

pH teórico

pH experimental

Vol. HCl 0.2M (ml)

Capacidad amortiguadora β para el ácido

3.81 4.16 4.76

3.79 4.33 4.68

3.4 4.8 10.3

0.01 0.0192 0.0412

(ml)

45 5 40 10 25 25 Cálculos del grupo II

40 ml de ácido acético 0.1M 10 ml de acetato de sodio 0.1M +¿ H ¿ V 1 C 1=V 2 C2 ¿ (40ml)(0.1M) = (50ml) C2 C2 =¿ 0.08M

OH ¿ −¿ ¿ ¿

V 1 C 1=V 2 C2

(10ml)(0.1M) = (50ml) C2 C2 =0.02 M Ecuación de Henderson-Hasselbalch

pH = pka + log

−¿¿ Ac ¿ ¿ ¿

0.02 pH = 4.76 + log ( 0.08 ) pH = 4.16

Vol. NaOH 0.1M (ml)

0.01 12.2 10.2

Capacidad amortiguadora β para la base

0.042 0.048 0.0408

Capacidad amortiguadora 50 ml de solución amortiguadora (ácido acético + acetato de sodio) 

Capacidad amortiguadora para el ácido clorhídrico 0.2M

Titulación −3

Volumen utilizado = 4.8 ml = 4.8x 10

L =0.0048L

0.2mol ¿ L

HCl 0.2M = (

mol −4 ( 0.2 L ¿ (0.0048L) = 9.6x 10

mol

+¿¿ H

+¿

H 9.6 x 10 mol (1)(0.05 L de solución amortiguadora) β= ¿ −4

β= 0.0192 

mol

H +¿ Lamortiguador ¿

Capacidad amortiguadora para la base (hidróxido de sodio)

Titulación Volumen utilizado = 12.2 ml = 0.0122L NaOH 0.2M mol −¿ −3 ( 0.2 L ¿ (0.0122L) = 2.44x 10 mol OH ¿ −¿

OH 2.44 x 10 mol (1)(0,05 L de solución amortiguadora) β= ¿ −3

β= 0.0488

mol

OH −¿ Lamortiguador ¿

Interpretación de resultados

Relaciones en la concentraciones del par ácido/sal conjugada ácido acético acetato de sodio 50 40 30 Volumen (ml)

20 10 0

Grupo I

Grupo II

Grupo III

Fig.1 Visualización gráfica de las proporciones de ácido y base conjugada utilizadas por los diferentes grupos

La eficacia de la solución amortiguadora ácido acético-acetato se ve influenciada por la relación del par ácido/base conjugada. En el grupo I se determinó un pH igual a 3.79, en el grupo II el pH fue 4.33 y en el grupo III el pH resultante fue 4.68. Las proporciones de ácido y sal (en ml) ocasionan un cambio en el pH de la solución pues éste varía de acuerdo al logaritmo de ese cociente. En consecuencia el pH del grupo III es el que posee la mayor capacidad amortiguadora pues la relación de los cocientes es igual a 1 y el pH es igual al pka del ácido acético (4.76). La capacidad amortiguadora también depende de la concentraciones del ácido y de la base conjugados. Cuanto mayor sea la concentración de base conjugada, mayor será la cantidad +¿ de H ¿ con los que aquélla pueda reaccionar, y cuanto más ácido conjugado haya, más −¿ OH ¿ podrá ser neutralizado por la disociación del ácido. Cuestionario 1. ¿Hubo alguna diferencia entre el pH teórico y el pH experimental? Explique Si hubo diferencia entre ambos pH. Posibles explicaciones hacen referencia al momento de la preparación de las soluciones amortiguadoras, pequeñas variaciones en los volúmenes al momento de verterlos en los vasos químicos, la calibración del pH-metro, residuos de agua tras limpiar la cristalería a utilizar y como último detalle, contaminación de la sustancia ácida y la base conjugada utilizada. Estos factores pudieron alterar el pH del medio. 2. ¿Cuál de los amortiguadores resultó ser más eficiente y resistente a la adición de ácido y base? ¿Qué puede deducir de estos resultados? Amortiguadores pH 3.81; 416; 4.76

El amortiguador ácido acético-acetato pH 4.76 resultó ser más eficiente ya que las concentraciones de sal (acetato) y ácido (ácido acético) son iguales (0.05) y por ende el pH es igual al pka. A partir de estos resultados se puede deducir que la capacidad amortiguadora de éste amortiguador resiste los cambios de pH con el agregado de ácido o base en una proporción igual a la concentración del par ácido-base conjugado. 3. ¿Cómo relaciona la capacidad amortiguadora con la resistencia a la adición de ácido o base? La utilidad de los amortiguadores, tanto en la regulación del equilibrio ácido-base en los seres vivos como al trabajar en el laboratorio estriba precisamente en la posibilidad de mantener la concentración de protones dentro del límites tan estrechos que puede considerarse como invariable. La eficacia máxima del amortiguador tanto para neutralizar ácidos como bases está cuando el pH es igual al pka. 4. Explique la diferencia de pH entre la saliva y el agua al agregarle ácido o base. El agua es un líquido con pH 7 "neutro" y una baja capacidad amortiguadora, al agregar un ácido a esta sustancia la tendencia será a bajar (ácido) a su vez al agregar una base pues la tendencia será a subir en la escala (básico). Sin embargo en el caso de la saliva, a pesar de que su composición es 99% agua, el 1% restante es un conjunto de solutos disueltos entre los cuales se encuentra proteínas y aminoácido libres. Esta característica le provee de una alta capacidad amortiguadora por ende al agregar un ácido o base respectivamente tendrá la tendencia a mantener la neutralidad ( en este caso en la boca) esto es útil ya que el constante cambio de pH causado por los alimentos que consumimos resultaría estresante e irritante para el tejido de la mucosa bucal e inicio del tracto digestivo. Esto también ayuda a prevenir infecciones tales como las caries.

Conclusión Las soluciones amortiguadoras son capaces de mantener su pH en valores aproximadamente constantes, aun cuando se agreguen pequeñas cantidades de ácido o base. Cuando se añaden ácidos o bases fuertes a la disolución amortiguadora, el equilibrio se desplaza en el sentido de eliminar el ácido añadido o de neutralizar la base añadida. Este desplazamiento afecta a las proporciones relativas de sal y ácido en el equilibrio. Como el pH varía con el logaritmo de este cociente, la modificación del pH resulta escasa hasta que uno de los componentes está próximo a agotarse. Cuando se añade NaOH, una base fuerte a una solución amortiguadora de ácido acéticoacetato, éste reacciona con el ácido acético que constituye la solución reguladora. La

reacción que se lleva a cabo disminuye la concentración de ácido acético y aumenta la concentración de acetato de sodio. También al agregar HCl, un ácido fuerte a la solución amortiguadora éste reaccionó con la base que es el acetato disminuyendo su concentración y aumentando la concentración de ácido. Los buffers estabilizan el pH de una solución. La capacidad de un buffer de resistir los cambios de pH con el agregado de ácido o base es directamente proporcional a la concentración del par ácido o base conjugado La capacidad amortiguadora es máxima cuando el cociente sal/ácido es próximo a la unidad. Algo que es importante mencionar es que en el cuerpo humano los valores del pH varían mucho de un fluido a otro, sin embargo estos valores son fundamentales para el funcionamiento adecuado de las enzimas y el balance de la presión osmótica y se mantienen gracias a las disoluciones buffer.

Bibliografía Devlin M. Thomas. 2004. BIOQUÍMICA libro de texto con aplicaciones clínicas. Cuarta edición. Editorial Reverté, S.A. Barcelona-España. Voet, D., Voet J. 2004. BIOQUÍMICA. Tercera edición. Buenos Aires: Médica Panamericana. Barrow Gordon. GENERAL CHEMISTRY. Editorial Reverté, S.A. Barcelona-España.